骨水泥強化型PFNA對老年性股骨粗隆間骨折的生物力學研究

吳銀生 許兵 王勇 余作取 王鋒 李敏

隨著老年性骨質疏松癥發病率的增加，骨質疏松性骨折的發病率亦逐年上升，其中股骨粗隆間骨折（IFF）嚴重威脅老年人的生活，目前臨床上首選手術治療，而防旋股骨近端髓內釘（PFNA）技術是臨床醫師的首選方式，但由于內固定為金屬材質，與骨質存在強度界面差異，生物相容性差等問題，影響PNFA技術的臨床療效［1-2］。隨著骨水泥技術在關節置換、椎體成形等方面的應用，近年來也逐漸報道其在創傷骨科中的應用［3］。2016年12月至2017年4月作者通過實驗研究，觀察骨水泥強化型PFNA對老年性股骨粗隆間骨折的生物力學作用，為臨床提供有力證據。

1 材料與方法

1.1 材料與設備 浙江中醫藥大學解剖教研室提供國人老年完整股骨標本8具（福爾馬林液保存），經觀察及X線攝片均證實無骨質破壞和結構異常，并采用雙多能X線檢測骨密度（BMD）和T值明確為骨質疏松（見表1），隨機分為對照組（PFNA組）和觀察組（骨水泥強化型PFNA組），每組各4具；江蘇康輝醫療器械有限公司提供同一型號PFNA內固定物8套（規格直徑11mm、長度170mm，其中4套主釘帶有側孔），采用浙江省骨傷研究所生物力學室提供的美國英斯特朗5569型萬能材料測試機進行測試實驗。

表1 兩組標本的骨密度值比較［g/cm2，（x±s）］

1.2 標本制作方法 所有股骨標本去除附著于股骨的軟組織，用電鋸沿著股骨粗隆間線斜行截斷，將小粗隆及部分大粗隆去除，模擬AO31-A2.3型骨折，制作股骨粗隆間不穩定骨折模型，骨折線與水平線約成45°角；對照組行PFNA固定（見圖1），觀察組行PFNA主釘骨水泥強化（見圖2），將制作好標本的股骨頭與股骨髁墊于生物石膏墊上以便儀器加壓進行測試。

圖1 股骨粗隆間骨折PFNA固定

圖2 股骨粗隆間骨折骨水泥強化型PFNA固定

1.3 測試方法及指標 所有標本用生理鹽水浸濕，測試時取出標本1min后將股骨標本垂直置于萬能材料測試機的上、下兩卡具之間，模擬骨折術后患者負重的狀態，保持頸干角及前傾角的角度，用游標卡尺讀取并記錄股骨粗隆間骨折端的間隔距離，然后進行壓縮載荷實驗，速率為40N/s，直至壓縮曲線基本變為水平線，觀察并讀取股骨標本的最大載荷力，用高精度顯光柵位移測微儀測量讀取股骨粗隆間骨折端的壓縮后間隔距離情況和骨折遠、近端沿粗隆間的滑動位移情況，并繼續進行壓縮直至圧縮曲線接近零時記錄標本的極限載荷力（見圖3）。

圖3 生物力學測試（壓縮載荷實驗）

1.4 統計學方法 采用SPSS17.0軟件。最大載荷和骨折端壓縮位移均以（x±s）表示，組間兩兩比較采用單因素方差分析（One-way ANOVA），組內的兩兩比較采用獨立樣本t檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組股骨標本的承載力情況 觀察組的最大載荷力大于對照組，但差異無統計學意義（P＞0.05）；觀察組極限載荷力明顯大于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），表明骨水泥強化型PFNA治療股骨粗隆間骨折不影響骨折端的負重力，但能夠承受極限力更大，使骨折端更堅強。

表2 兩組標本的股骨載荷力比較［n，（x±s）］

2.2 兩組股骨標本的壓縮位移情況 壓縮前兩組骨折端的間隔距離比較差異無統計學意義（P＞0.05）；壓縮后觀察組骨折端的間隔距離大于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），且觀察組骨折端間隔壓縮位移和滑動位移均明顯小于對照組，差異均有統計學意義（P＜0.05），表明骨水泥強化型PFNA治療股骨粗隆間骨折能使骨折端更難被壓縮和滑動，提高骨折端的穩定性，減少負重時的骨折端的微動。

表3 兩組標本的壓縮位移情況比較［mm，（x±s）］

3 討論

IFF是指發生于股骨頸基底部至小粗隆水平間的骨折，多見于老年人，屬于關節囊外骨折，隨著人口老齡化，我國的股骨粗隆間骨折的發生率已呈明顯上升趨勢，約占老年髖部骨折＞10%，由于骨折后患者長期臥床將引起骨量再次快速丟失，導致或加重骨質疏松，使骨折延遲愈合或不愈合及其他部位發生骨折的風險增加，且由于老年人本身機能低下，易伴發其他器官或系統疾病，也有統計研究發現骨折發生后患者致殘率如髖內翻及術后1年內致死率均較高。因此為減少臥床時間、減少髖內翻畸形、提高生活質量，手術治療已成為國內外公認的首選治療方法［4-5］。

手術治療IFF的關鍵原則是堅強內固定，使患者早期負重活動，減少并發癥的發生。PFNA更符合現代醫學模式需求，是一種安全有效的治療股骨轉子間骨折的髓內固定系統，該系統能夠堅強固定骨折，提高骨折端的穩定性，且定位準確、操作簡便、手術時間短、出血量少、術后并發癥少，能使患者早期下床活動，避免長期臥床的并發癥及原有內科疾病的加重，PFNA不僅符合AO堅強固定的理念，其生物力學穩定堅強，也可早期下地行走，體現BO和微創外科的精髓，對于老年患者股骨粗隆間骨折而言是一種理想的治療方法［6-8］，目前已成為臨床治療老年股骨粗隆間骨折的首選方式。

本研究采用骨水泥強化型PFNA，其將股骨近端髓內釘頭釘位置設計多個側孔，能夠使骨水泥滲透進入股骨頭中，起到加強穩定的作用。操作時在X線熒屏監測下微創復位固定股骨近端骨折，頭釘置入位置準確后，將骨水泥注入頭釘并從側孔中向骨松質內彌散，待骨水泥硬化后，形成骨組織-骨水泥-金屬釘三位一體的整體結構，減少金屬直接與骨組織接觸而形成的強度界面差異，從而減少頭釘在骨組織內的切割效應。同時，此整體結構可以有效的防止頭釘與骨結構之間產生的旋轉應力而移位，從而增加內固定的穩定性。鑒于此通過本生物力學實驗研究發現骨水泥強化型PFNA組標本的最大載荷力和極限載荷力有所增大，但最大載荷力與對照組比較無明顯差異，而極限載荷力與對照組比較具有統計學意義，表明骨水泥強化型PFNA不影響術后的最大承載力，且能夠增加極限承載力，使骨折端更堅固，負重時更安全；且發現骨水泥強化型PFNA組標本的骨折端的壓縮位移和滑動位移明顯小于對照組，可見負重時觀察組的骨折端微動較少，表明骨水泥強化型PFNA能夠明顯的提高骨折端的穩定性，有利于術后早期負重及鍛煉。

因此通過本生物力學研究可以發現骨水泥強化型PFNA治療老年性股骨粗隆間骨折不影響負重力，還能夠使骨折端更堅強，提高骨折端的穩定性，減少骨折端的微動，利于早期負重及鍛煉。但本研究著重于對生物力學的研究，而對于骨水泥注入后對于骨折端的愈合及遠期療效等尚未進行觀察，這將有待于進一步的研究。

［1］ 吳銀生,許兵,余作取,等. 股骨外側壁在股骨粗隆間骨折的髓內與髓外固定中的生物力學研究. 中國骨傷,2017,30(3):247～251.［2］ Mingo-Robinet J, Torres-Torres M. Comparative study of the second and third generation of gamma nail for trochanteric fractures:review of 218 cases. J Orthop Trauma. 2015 Mar,29(3):e85-90

［3］ Kammerlander C, Gebhard F. Standardised cement augmentation of the PFNA using a perforated blade: A new technique and preliminary clinical results. A prospective multicentre trial. Injury.2011 Dec,42(12):1484-90.

［4］ 許關富,萬云華,徐超平. PFNA 治療高齡股骨粗隆間骨折. 浙江創傷外科,2013,18(1):66-67.

［5］ 余作取,許兵,戴壽旺,等.股骨外側壁在股骨粗隆間骨折鋼板內固定中的生物力學研究.浙江創傷外科,2015,20(6):1055-1057.

［6］ 蔣梁華,李曉林.股骨粗隆間骨折內固定治療的研究進展.2012,18(2):143-147

［7］ 鄭偉平.閉合復位髓內釘微創固定治療股骨粗隆間骨折.浙江創傷外科,2015,20(5):1015-1016.

［8］ 余作取,許兵,戴壽旺,等.股骨外側壁在股骨粗隆間骨折內固定中的生物力學研究.浙江臨床醫學,2016,18(1):16-18.